תצוגות מבוססות נקודות קוונטיות מציעות שיפור בצריכת חשמל, בהירות וטוהר צבע בהשוואה לדורות תצוגה קודמים. גישה מהפכנית המבוססת על ארגון עצמי של מבנים כימיים מספקת תרופה. הייצור והניתוח של הנקודות הקוונטיות הכחולות החדשניות הללו דרשו מתודולוגיית הדמיה חדישה.
למרות שמצוגי QD-LED זמינים כעת, הטכנולוגיה עדיין בשלביה הראשונים, ולדגמים הזמינים יש מספר חסרונות, במיוחד תת-פיקסלים הכחולים שלהם. תת-הפיקסלים הכחולים המשמעותיים ביותר הם אלו של שלושת צבעי היסוד. המרה למטה היא התהליך שבו אור כחול הופך לאור ירוק ואדום. לכן, נקודות קוונטיות כחולות זקוקות למאפיינים פיזיקליים מווסתים בצורה מדויקת יותר. זה אומר לעתים קרובות כי ייצור כחול נקודות קוונטיות קשה ויקר במיוחד וכי האיכות של הנקודות הללו היא קריטית לכל תצוגה.
אבל כעת, קבוצת מדענים בניהולו של פרופסור אייצ'י נקמורה מהמחלקה לכימיה ב- אוניברסיטת טוקיו יש פיתרון.
פרופסור אייצ'י נקמורה מהמחלקה לכימיה של אוניברסיטת טוקיו אמר, "אסטרטגיות עיצוב קודמות עבור נקודות קוונטיות כחולות היו מאוד מלמעלה למטה, לקחו חומרים כימיים גדולים יחסית והעבירו אותם בסדרה של תהליכים כדי לחדד אותם למשהו שעבד. האסטרטגיה שלנו היא מלמטה למעלה. בנינו על הידע של הצוות שלנו בכימיה מארגנת עצמית כדי לשלוט במולקולות בדיוק עד שהן יוצרות את המבנים שאנחנו רוצים. תחשוב על זה כמו לבנות בית מלבנים במקום לחצוב אחד מאבן. הרבה יותר קל לדייק, לעצב איך שאתה רוצה, ויותר יעיל וחסכוני".
אבל הנקודה הקוונטית הכחולה שנוצרה על ידי הצוות של נאקאמורה היא יוצאת דופן לא רק בגלל האופן שבו היא נוצרה; כאשר הוא נחשף לקרינה אולטרה סגולה, הוא פולט כמעט מושלם אור כחול, בהתאם לתקן הבינלאומי BT.2020 להערכת דיוק הצבע. הסיבה לכך היא שהנקודה שלהם בעלת הרכב כימי מיוחד המשלב גם חומרים אורגניים וגם חומרים אנאורגניים, כגון עופרת פרוסקיט, חומצה מאלית ואוילאמין. וניתן לכפות עליהם רק את הצורה הדרושה, קובייה של 64 אטומי עופרת, ארבעה לצד, באמצעות ארגון עצמי.
נקמורה אמר, "למרבה ההפתעה, אחד האתגרים הגדולים ביותר שלנו היה למצוא שחומצה מאלית היא חלק מרכזי בפאזל הכימי שלנו. זה לקח יותר משנה של ניסיון שיטתי של דברים שונים כדי למצוא אותו. אולי פחות מפתיע הוא שהאתגר העיקרי הנוסף שלנו היה לקבוע את המבנה של הנקודה הקוונטית הכחולה שלנו. ב-2.4 ננומטר, קטן פי 190 מאורך הגל של האור הכחול שביקשנו ליצור איתו, לא ניתן לצלם את המבנה של נקודה קוונטית באמצעים קונבנציונליים. אז פנינו לכלי הדמיה שחלו על ידי חלק מהצוות שלנו הידוע בשם SMART-EM, או 'כימיה קולנועית' כפי שאנו אוהבים לקרוא לזה".
מכיוון שהנקודה הקוונטית הכחולה גם היא קצרת מועד, אם כי זה היה צפוי, והצוות שואף כעת לשפר את היציבות שלה בעזרת שיתוף פעולה תעשייתי.
עיון ביומן:
- אוליבייה J.G.L. Chevalier, Takayuki Nakamuro, Wataru Sato, Satoru Miyashita, Takayuki Chiba, Junji Kido, Rui Shang, Eiichi Nakamura, "סינתזה מדויקת וניתוח אטומיסטי של נקודות קוונטיות כחולות עמוקות שנעשו באמצעות ארגון עצמי," כתב העת של האגודה האמריקנית לכימיה: 8 בנובמבר 2022, DOI: 10.1021/jacs.2c08227.
